工程熱力學總復習第一章基本概念熱力系統(tǒng)：人為地分割出來作為熱力學分析對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。外界：系統(tǒng)周圍物質(zhì)的統(tǒng)稱。邊界(界面)：熱力系與外界的分界面。 界面可以是真實，也可以是虛擬的；可以是固定，也可以是變化（運動）的。閉口系統(tǒng):與外界無物質(zhì)交換，又稱控制質(zhì)量。開口系統(tǒng):與外界有物質(zhì)交換，又稱控制體積。絕熱系統(tǒng):與外界無熱量交換。孤立系統(tǒng):與外界無能量交換又無物質(zhì)交換?？梢岳斫獬砷]口+絕熱，但是實際上孤立系統(tǒng)是不存在的。狀態(tài)：把系統(tǒng)中某一瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的宏觀狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的一些宏觀物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。具有以下特征：狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也確定，反之亦然—單值函數(shù)。狀態(tài)參數(shù)的變化量與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)—點函數(shù)。其微元差是全微分。 常用的狀態(tài)參數(shù)：P、T、V、U、H和S;

基本狀態(tài)參數(shù)，需要掌握①溫標轉(zhuǎn)換②壓力測量（轉(zhuǎn)換）③比體積與密度的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)在不受外界的影響的條件下，如果宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變化，這時系統(tǒng)的狀態(tài)稱為熱力平衡狀態(tài)，簡稱平衡狀態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界之間的一切不平衡勢差（力差、溫差、化學勢差）消失是系統(tǒng)實現(xiàn)熱力平衡狀態(tài)的充要條件。平衡與穩(wěn)定：如果系統(tǒng)是在外界作用下保持狀態(tài)不變，則不屬于平衡狀態(tài)，如穩(wěn)態(tài)導熱。穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定。平衡與均勻：側(cè)重點不一樣，平衡強調(diào)時間上穩(wěn)定不變，均勻強調(diào)空間各點的參數(shù)值相同。平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定均勻。準平衡過程和可逆過程?？赡妫綔势胶膺^程＋無摩擦和其它任何損耗只有準平衡過程才能在坐標圖中用連續(xù)的曲線表示。功和熱是過程量 ，其在狀態(tài)參數(shù)坐標圖上的表示。sT1s1T12s2T2vp1v1p12v2p2動力循環(huán):熱效率制冷循環(huán)：制冷系數(shù)制熱循環(huán)：制熱系數(shù)第二章熱力學第一定律熱力學第一定律的能量方程式在工程上應(yīng)用很廣，但首先要對其不同的形式進行有較為全面的認識：從閉口系推導，與開口系方程形式不同，實質(zhì)相同在閉口、開口系均成立，應(yīng)用于閉口系時，不存在推動功p1v1、p2v2，軸功wi要變?yōu)榕蛎浌，開口、閉口系統(tǒng)；穩(wěn)定、不穩(wěn)定流動；可逆、不可逆過程。第二章熱力學第一定律一、動力機：wi=-△h=h1-h2=wt工質(zhì)在其中膨脹，其對外輸出的凈功等于工質(zhì)進出口焓降二、壓氣機：wC=-wi=△h=h2－h(huán)1=－wt工質(zhì)在其中被壓縮，外界對其做功全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)焓增。三、換熱器：q=△h=h2-h1工質(zhì)與外界交換的熱量主要用于改變其的焓值。四、管道：1/2（cf22－△cf12）=h1-h2工質(zhì)的焓降用于增加其自身動能。五、節(jié)流：h1=h2節(jié)流前后工質(zhì)的焓值保持不變。第二章熱力學第一定律第三章氣體和蒸汽性質(zhì)

比熱定義邁耶公式比熱容比(絕熱指數(shù))，按分子運動理論非定值第三章氣體和蒸汽性質(zhì)第四章氣體和蒸汽的熱力過程定容過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計算能量交換V=ConstantV第四章理想氣體的熱力過程定壓過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計算能量交換p=ConstantP第四章理想氣體的熱力過程定溫過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計算能量交換T=ConstantT第四章理想氣體的熱力過程定熵過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計算能量交換S第四章理想氣體的熱力過程多變過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計算能量交換要會求多變過程比熱容sTvp四個基本熱力過程在p-v,T-s圖上的表示各種特征多變過程在p-v和T-s圖上表示在T-s圖上用圖形面積表示Δu和Δh和w,wt

加熱汽化過程在p－v圖和T－s圖上可歸納為：一點：臨界點

二線：飽和水線和飽和蒸汽線；

三區(qū)：過冷水區(qū)、濕蒸汽區(qū)及過熱蒸汽區(qū)；

五態(tài)：過冷水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽及過熱蒸汽。pTa’’b’’c’’d’’e’’a’’b’’c’’d’’e’’abcdeabcdea’b’c’d’e’a’b‘c’d’e’飽和水線飽和水線飽和蒸汽線飽和蒸汽線臨界點臨界點pcr=22.064MPaTcr=647.14K第五章熱力學第二定律開爾文表述克勞修斯表述卡諾定理開爾文－普朗克說法 不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的循環(huán)工作的熱力發(fā)動機?？藙谛匏拐f法 熱不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體。卡諾定理定理一：在相同溫度的高溫熱源和相同溫度的低溫熱源之間工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與可逆循環(huán)的種類無關(guān)，與采用哪種工質(zhì)也無關(guān)。定理二：在溫度同為T1的熱源和同為T2的冷源間工作的一切不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)。<1>

在兩個熱源間工作的一切可逆循環(huán)，它們的熱效率相同，與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，只決定于熱源和冷源的溫度，且都等于卡諾循環(huán)的熱效率

t；<2>

溫度界限相同，但具有多于兩個熱源的可逆循環(huán)，其熱效率低于卡諾循環(huán)；<3>

不可逆循環(huán)的熱效率小于同樣條件下的可逆循環(huán)?？藙谛匏狗e分＝0，可逆循環(huán)

<0,不可逆循環(huán)

>0,不可能＝，可逆>,不可逆<,不可能熵的影響因素有：換熱、不可逆損耗、物流￡òrTQd0循環(huán)過程閉口系統(tǒng)絕熱閉口系第五章熱力學第二定律第五章熱力學第二定律熵變熵流熵產(chǎn)不可逆可逆不可能第七章氣體和蒸汽的流動氣體在絕熱流動過程中，因某種物體的阻礙而使流速降低為零的過程稱為絕熱滯止過程。滯止焓滯止溫度：第七章氣體和蒸汽的流動壓力波的傳播過程作定熵過程處理：因此，音速不是一個固定不變的常數(shù)，它與氣體的性質(zhì)及其狀態(tài)有關(guān)，也是狀態(tài)參數(shù)。在噴管中，各個截面上氣體的狀態(tài)是在不斷變化著的，所以各個截面上的音速也在不斷變化--當?shù)匾羲亳R赫數(shù)第七章氣體和蒸汽的流動圖8-3噴管(dp<0,dv>0,dcf>0)Ma<1Ma>1Ma<1Ma>1Ma＝1dA<0

漸縮dA>0

漸擴dA<0dA=0dA>0

縮放

Ma<1Ma=1Ma>1Ma<1→Ma>1噴管dA<0dA=0dA>0dA<0→dA>0dcf>0漸縮臨界截面漸擴縮放（拉伐爾）擴壓管是使工質(zhì)流過后，速度降低而壓力升高的設(shè)備。氣體在擴壓管中的能量轉(zhuǎn)換過程，正好和噴管中的過程相反噴管的計算（狀態(tài)判斷、出口面積、出口速度）和選型νcr=0.528雙原子理想氣體，若比熱容取定值k=1.4νcr=0.546過熱蒸汽k=1.3νcr=0.577干飽和蒸汽k=1.135關(guān)鍵：狀態(tài)判斷(習題8-2)流量按最小截面（即收縮噴管的出口截面，縮放噴管的喉部截面）來計算0aqmcb圖8-7噴管流量qm臨界臨界流量噴管兩種計算設(shè)計計算校核計算已知進口參數(shù)(p1、t1)、出口背壓(pb)、流量qm

噴管形狀、尺寸(A2、Acr)、進口參數(shù)(p1、t1)、出口背壓(pb)求噴管形狀、尺寸(A2)、出口參數(shù)(t2、cf2)出口參數(shù)(t2、cf2)、流量qm

關(guān)鍵

p2=pb

p2≥pcr

漸縮噴管

p2＜pcr

縮放噴管縮放噴管p2=pb

漸縮噴管p2=pcr

(p2＜pcr)；p2=pb

(p2＜pcr）

第七章氣體和蒸汽的流動了解背壓變化時噴管內(nèi)流動過程：漸縮噴管1.pb>pcr，氣體能夠完全膨脹，p2=pb

。AB2.pb＝pcr，剛好完全膨脹，p2=pb=pcr

。達到當?shù)芈曀賑f,cr，和最大流量qm,max。AC3.pb<pcr，膨脹不足。p2=pcr和cf,cr、qm,max

。ACDDpABCp0p2pbpcrDp0p2pbpABCGEFp0縮放噴管1.pb＝設(shè)計出口壓力p2:ABC。

2.pb<p2，膨脹不足:CD。3.pb>p2:過度膨脹:EG。三種理想壓縮過程兩個極限的壓氣過程：即絕熱壓縮和等溫壓縮。+多變壓縮過程（1<n<k），壓縮過程有熱量傳出，氣體溫度也有所升高。特點：vpP11P22T2s2nsTP11P22s2n2T圖

壓縮過程的p-v圖和T-s圖第八章壓氣機的熱力過程多級壓縮和級間冷卻的優(yōu)點：耗功↓、終溫↓、高壓氣缸比體積↓，直徑↓。

最佳壓縮比：<1>每級壓氣機所需的功相等。<2>每個氣缸中氣體壓縮后所達到的最高溫度相同（T2=T3）。<3>每級向外排熱量相等，而且每一級的中間冷卻器向外排熱量也相等。VpP11P223egf2’3’Pm3T圖

兩級壓縮、中間冷卻壓氣機示意圖（b）第八章壓氣機的熱力過程Vc就是余隙容積容積效率增壓比π↑,ηV↓;Vc/Vh↑,ηV↓。顯然，當π或Vc/Vh增大到某一值時，可能使ηV＝0。即余隙容積的存在限制了增壓比的提高。Vp4132gf06V=V1-V4·Vh=V1-V3VcV4-V6第八章壓氣機的熱力過程活塞式壓縮機的評價指標：葉輪式壓氣機的評價指標：定溫效率絕熱效率可逆定溫壓縮過程耗功實際壓縮過程耗功可逆絕熱壓縮過程耗功實際壓縮過程耗功壓縮比(compressionratio)定容增壓比(pressureratio)定壓預脹比

(cutoffratio)第九章氣體動力循環(huán)第九章氣體動力循環(huán)絕熱膨脹絕熱壓縮定壓吸熱定容吸熱定容放熱絕熱膨脹絕熱壓縮定壓吸熱定容吸熱定容放熱混合加熱循環(huán)第九章氣體動力循環(huán)定容加熱循環(huán)絕熱膨脹絕熱壓縮定容放熱絕熱膨脹絕熱壓縮定容吸熱定容放熱定容吸熱第九章氣體動力循環(huán)定壓加熱循環(huán)絕熱膨脹絕熱壓縮定壓吸熱定容放熱絕熱膨脹絕熱壓縮定壓吸熱定容放熱

活塞式內(nèi)燃機各種理想循環(huán)的熱力學比較一、壓縮比相同，吸熱量相同時的比較或二、循環(huán)pmax、Tmax相同時的比較或燃氣輪機布雷頓(Brayton)循環(huán)

熱效率：絕熱膨脹3214pfe0v絕熱壓縮定壓吸熱定壓放熱3n214msT0p2p1絕熱壓縮定壓吸熱定壓放熱絕熱膨脹朗肯循環(huán)在卡諾循環(huán)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的朗肯循環(huán)；po48p1p26172v3(2’)5To43(2’)856127s1—2：汽輪機中絕熱膨脹2—3：冷凝器中定壓冷凝3—4：給水泵中絕熱壓縮4—5—6：鍋爐中定壓加熱6—1：過熱器中定壓加熱第十章蒸汽動力循環(huán)裝置1、初溫T1對熱效率的影響。T43(2`)O5611a22as圖11-3初溫t1對ηt的影響優(yōu)點：循環(huán)吸熱溫度，，有利于汽機安全。缺點：

對耐熱及強度要求高，目前最高初溫一般在550℃左右，很少超過600℃;

汽機出口尺寸大1T2ax2avth2、初壓p1對熱效率的影響T5a6a1a15643(2`)2a2s98O圖11-4初壓p1對ηt的影響7缺點：

對強度要求高

不利于汽輪機安全。一般要求出口干度大于88％。提高初壓將使絕熱膨脹終點的干度下降。因為提高初溫能提高乏汽的干度,所以提高初壓和提高初溫應(yīng)同步進行。th2av2ax1T優(yōu)點：循環(huán)吸熱溫度，，汽輪機出口尺寸小再熱循環(huán)再熱后膨脹到相同的背壓時的干度x2增高，給提高初壓創(chuàng)造了條件。 再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率，循環(huán)熱效率與再熱壓力有關(guān)。效率隨著再熱壓力的升高而升高（平均吸熱溫度↑），但再熱壓力↑對x2的改善作用較少。并且再熱壓力↑減少再熱循環(huán)占基本循環(huán)的比例。Ts0543(2`)6b1ac2圖11-9再熱循環(huán)的T-s圖即分子、分母均加上（ha-hb）。第十一章制冷循環(huán)制冷系數(shù)：熱泵系數(shù)：逆向卡諾循環(huán)工程上把制冷系數(shù)稱為制冷裝置的工作性能系數(shù)，用COP表示。第十一章制冷循環(huán)工程上氣體的定溫加熱和定溫排熱不易實現(xiàn)，故用定壓加熱和定壓排熱代替，可視為布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)，3vo142p9`44`s1`o3T20T71cT9658定壓放熱定壓加熱絕熱膨脹絕熱壓縮回熱式空氣制冷循環(huán)同溫限，使增壓比可以降低?、倏梢允褂么罅髁俊罕炔荒芎芨叩娜~輪式壓氣機和膨脹機，循環(huán)既有較高的制冷系數(shù)，又有較大的制冷量。

②此外，由于不應(yīng)用回熱時，在壓氣機中至少要把工質(zhì)從TC壓縮到T0以上才有可能制冷（因工質(zhì)要放熱給大氣環(huán)境）。而在氣體液化等低溫工程中，TC和T0之間的溫差很大，這就要求壓氣機有很高的π，葉輪式壓氣機很難滿足這種要求。應(yīng)用回熱則解決這一困難。③由于π減少，壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響也可減小。gkm065`53`4312nsTT0TcTmax壓縮蒸汽制冷循環(huán)利用壓縮蒸汽制冷循環(huán)的2個特點：濕蒸汽區(qū)的定壓即等溫；蒸汽定壓比熱容比空氣大。一般不使用理論上最經(jīng)濟的逆向卡諾制冷循環(huán)7-3-4-6-7：避免7的濕蒸汽狀態(tài)→1使用簡單、可靠節(jié)流閥4-5的不可逆過程代替膨脹機的4